第20讲 水下地形测量.
谈谈水下地形测量.
谈谈水下地形测量一、GIS的应用GIS是一种为了获取、存储、模拟、检索、分析和显示空间数据而建立的计算机化的数据管理系统。
这里的空间数据是指采用不同方式的遥感与非遥感手段获得的数据,它有多种数据类型,包括地图、遥感、统计数据等,它们的共同特点是都有确定的空间位置。
GIS的处理对象是空间实体,其处理过程正是依据空间实体的空间位置与空间关系进行的。
它的主要功能遍历数据采集-分析-决策-应用的全部过程;它的应用领域是地理、规划与管理等许多行业。
随着信息技术的飞速发展,传统的水下地形测量数据管理、分析方式越来越无法满足现代海洋测绘的发展需要,引入GIS技术推进水下地形测量数据现代化管理势在必行。
利用GIS实现对水下地形测量数据的管理,可以加速水深测绘的信息化进程。
利用GIS空间分析手段从数据库中提取地形、地貌、水文特征、航运状况等数据进行处理变换和综合分析,获取相关的知识,并以图形形式直观地加以表达为确定规划建设方案提供科学的决策辅助信息。
GIS在水下地形测量数据管理及分析中的应用,主要目的有两个,一是实现大量测量数据及辅助数据的存储管理有序性,二是利用GIS强大的空间分析功能实现测量数据的分析。
图1总结了GIS在水下地形测量数据管理及分析中的应用的框架,空间数据存储在GIS自有的空间数据库中,相关的辅助数据、属性数据可以存储在关系型数据库中。
下面详细阐述具体实现过程。
图1GIS在水下地形测量数据管理、分析的应用框架1．水下地形测量数据管理水深、水下地形测量涉及的数据可以归纳为两个部分,一是原始数据,二是处理数据,处理数据是在原始数据的基础上产生的。
原始数据主要包括:利用RS,GPS常规测量等测量手段获取野外数据;利用数字测深仪测量的水深数据等。
处理数据主要包括:水深点位的三维坐标,数字高程数据(DEM),水深值等。
上文已经讨论目前采用文件形式来管理水下地形测量数据存在着诸多不便,及GIS在数据存储管理中存在优势,现有的GIS平台数据库有关系型数据库(MapInfo)、面向对象的地理数据库(ArcGIS-Geodatabase)等,将水下地形测量数据、属性数据录入GIS数据库,可以实现水下地形测量数据及属性数据高效存储与管理。
水下地形测量常用仪器介绍ppt
鱼礁稳定性评估
鱼礁投放后的一定周期须再次对投放区域进行全覆盖扫测，
掌握当前的鱼礁分布和状况，以确认前期投放的鱼礁是否丢
失，位移是否移动，是否被掩埋及鱼礁区的地形有无变化。
肆
多波束测深系统
概述
多波束测深系统，又称多波束测深仪，一般由窄波束回
声测深设备和回声处理设备两大部分组成。主要用于海底地
垂直波束开角影响侧扫声呐的覆盖宽度，开角越大，
覆盖范围就越大，在声呐正下放的盲区就越小。
应用案例—C3D测深侧扫声呐系统在人工鱼礁建设中的应用
应用一：设计阶段的水下地形地貌数据获取
人工鱼礁的布设必须考虑海域的水下地形、水文条件、底质等环境
参数，而 C3D 系统所能提供的高精度水下地形数据和高清晰度水下
用距离、波束开角、脉冲宽度及分辨率等，这些指标
都不是独立的，它们之间相互都有联系。
侧扫声呐的工作频率基本上决定了最大作用距离，
在相同的工作频率情况下，最大作用距离越远，其一
次扫测覆盖的范围就越大，扫测的效率就越高。脉冲
宽度直接影响了分辨率，一般来说，宽度越小，其距
离分辩率就越高。水平波束开角直接影响水平分辨率，
侧扫声呐基本系统的组成一般包括工作站、
绞车、拖鱼、热敏记录器或打印机（可选件）、
GPS接收机（可选件）及其它外部设备等。
绞车与拖曳电缆
绞车主要的作用是对拖鱼进行拖
曳操作。 拖曳电缆安装在绞车
上,一是对拖鱼进行拖曳操作，
保证拖鱼在拖曳状态下的安全；
第二是通过电缆传递信号。
Hale Waihona Puke GPS接收机GPS接收机是侧扫声呐的外部设
地貌图像正是鱼礁区设计必需的核心数据。图a为该系统采集的鱼
水下地形测绘技术的使用方法与实践
水下地形测绘技术的使用方法与实践近年来，随着科技的不断发展，水下地形测绘技术在海洋资源开发、环境保护、水下考古等领域发挥着越来越重要的作用。
水下地形测绘技术可以帮助我们了解海底地形特征、水文气象变化以及海洋生态环境等信息，为相关领域的研究和决策提供可靠数据支持。
本文将从技术基础、常用方法和实际应用等方面介绍水下地形测绘技术的使用方法与实践。
一、技术基础水下地形测绘技术是指通过测量和记录水下地形特征及相关数据信息，了解海底地貌、地层构造和实地情况的一种技术手段。
其主要涉及到声学、光学和卫星遥感等相关原理和方法。
1.声学方法：利用声波的传播和反射特性，通过声呐、声纳等设备发射声波，根据声波传播的时间和强度变化来推测海底地形特征。
这种方法最大的特点是能有效测量深海地形，但对于测量精度和分辨率相对较低。
2.光学方法：利用光的传播和反射特性，通过激光扫描技术等，可以获取水下地形的三维模型。
这种方法适用于测量近海浅水地形，具有较高的分辨率和精度。
3.卫星遥感方法：通过卫星对海洋表面的图像进行拍摄和记录，再通过图像处理和分析，可以间接推测出水下地形特征和变化。
这种方法适用于大范围的海域观测，但由于限制因素多，测量精度和分辨率较低。
二、常用方法水下地形测绘技术有多种常用方法，其中包括多波束测深、激光测深、声能测深等。
1.多波束测深：多波束测深技术是利用多个声波束同时接收和处理，来实现对海底地形的准确测量。
该技术具有快速、高分辨率和高精度等优点，广泛应用于海洋资源勘探和海底地形模型构建等领域。
2.激光测深：激光测深技术是利用激光束与海底相互作用的原理，通过激光扫描设备可以快速获取海底地形的三维模型。
该技术适用于浅水区域，具有高精度、高分辨率和实时性强等优势。
3.声能测深：声能测深技术是利用声波在水下传播的特性，通过声纳或声呐等设备发射声波，并记录声波的传播时间和反射强度，从而推测海底地形的方法。
该技术适用于深海区域的地形测量，但由于声波传播受到水温、盐度等因素的影响，测量精度较低。
水下地形测量技术探讨
水下地形测量技术探讨摘要：目前，随着社会生产对水下地形测量的质量要求越来越高，水下地形测量作业中有一些问题值得我们学习与探讨。
本文介绍了水下地形测量的特点，探讨了现代水下地形测量技术。
关键词：水下地形特点测量技术所谓水下地形测量, 就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。
由于水上无任何参照物, 在水域较大时, 船只只有在导航仪器的指导下, 才能利用测量仪器来获得均匀布满测区的测点。
水深测量主要靠回声测深仪进行，利用水声换能器垂直向下发射声波并接收水底回波, 根据回波时间和声速来确定被测点的水深, 通过水深的变化就可以了解水下地形的情况。
一、水下地形测量的特点1、按断面法采集水下地形测点由于水下地形的不可见性，施测时其地形点没有选择取舍的余地，且在流动的水中还容易产生重测或漏测的情况，因此，按比例尺的要求水下地形点只能沿着于岸上预选好的断面方向均匀布设。
如果水面流速过大，无法沿断面布设时可采用散点法。
水下地形点的断面间隔，一般为图上1~1.5cm。
2、水下地形点的平面位置测定方法与常规测量方法有所不同生产中常用的方法：（1）断面索定位法：在测绘1：500 比例尺水下地形图时，由于水面窄、测深浅、测深点的密度大，测量精度要求高，如采用其他方法很难满足要求，故多采用断面索定位法。
（2）交会法：可分为前方交会法和后方交会法。
（3）极坐标法：为经纬仪配合平板仪的极坐标法，适用于水面不宽、流速很小、无风浪的水域上。
（4）无线电定位法：适用于水域宽广的湖泊、河口、港湾和海洋上进行的测深定位。
此方法是根据电磁波测距原理进行的。
精度高、操作方便、不受通视和气候条件的影响。
（5）GPS 定位：我们将在下面重点讨论GPS 定位方法。
3、水下地形点的高程是间接求得的陆域地形特征点的高程可直接测定，而水下地形点的高程是由水面高程减去相应的水深间接求取的，H=W-d其中H—图上高程；W—相应水位；d—水深。
这样，水下地形点高程测量由水位测量和水深测量两部分组成。
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作
测绘技术中的水下地形测量与水下地图制作随着现代科技的不断进步，人类对于地理信息的需求也变得越来越强烈。
测绘作为一项重要的技术手段，旨在获取地球表面的准确、全面的地理信息。
而水下地形测量及水下地图制作则是测绘技术领域中的一项重要内容，在海洋探测、海底资源开发、海上安全等领域发挥着重要作用。
水下地形测量是指通过测量手段来获取水下地形的高程、形状等信息的过程。
在过去，由于技术手段的限制，人们对于水下地形的了解相对较少。
然而，随着水下科学技术的发展，现代测绘技术实现了对水下地形的高精度测绘。
其中一项重要的技术就是声纳测深。
声纳测深是利用声波在水中传播的特性，通过发射声波信号并接收反射信号来测量水下地形的技术。
声纳测深仪通过测量声波信号的传播时间和反射强度来确定目标物体的距离和深度。
同时，还可以通过测量多个点的位置来绘制水下地形图。
除了声纳测深，水下激光雷达（SLR）也是近年来被广泛应用的测量技术之一。
水下激光雷达是利用激光束在水下的传播特性来获取水下地形信息的一种技术。
通过发射激光束，并接收反射激光束的信息，可以精确测量水下地形的形状和高程。
水下激光雷达具有测量速度快、精度高等优点，被广泛应用于海底地貌测绘、水下遗迹勘探等领域。
水下地图制作是根据水下地形测量所获得的数据，通过一系列的处理和分析，将水下地形信息以可视化的方式呈现出来的过程。
水下地图具有高精度、多层次、立体化等特点，可以帮助人们更好地理解和利用水下地形信息。
然而，水下地图制作过程中面临着数据量大、处理复杂等挑战。
在水下地图制作中，GIS（地理信息系统）起着重要的作用。
GIS可以将不同源的地理数据进行整合、分析与展示，从而实现对水下地形的多角度表达。
利用GIS技术，可以将测量得到的水下地形数据与卫星遥感影像、航海图、物质分布等数据进行叠加，从而建立起一幅立体化、多层次的水下地图。
此外，虚拟现实（VR）技术也为水下地图制作提供了新的视角。
利用VR技术，人们可以在虚拟环境中，身临其境地探索水下地形。
如何进行水下地形测量与海底资源勘探
如何进行水下地形测量与海底资源勘探水下地形测量与海底资源勘探是一个关键而复杂的领域，它对于海洋科学、环境保护和国家安全具有重要意义。
本文将探讨如何进行水下地形测量和海底资源勘探，以及相关技术的发展和挑战。
从古至今，人类一直在探索并利用海洋资源。
而水下地形测量和海底资源勘探是理解海洋环境、发现海洋宝藏的重要手段。
过去，测量海底地形主要依靠人工方法，如潜水员下潜进行视觉观察和手绘地图。
然而，这种方法费时费力，且难以获得精确的数据。
随着科技的进步，现代水下地形测量和海洋资源勘探借助于各种先进的技术手段。
其中，声波技术是最常见的测量方法之一。
声纳系统利用声波在水中的传播特性，将声波发射到水下后，通过记录回波的时间和强度，来分析水下地形的特征。
声纳技术可以提供高分辨率的地形图像，并且可以进行精确的测量。
此外，声纳技术还可以用来勘测海底沉积物和水下生物。
除了声纳技术，卫星遥感也在水下地形测量和海底资源勘探中起到了重要的作用。
卫星遥感利用卫星上的传感器记录地球表面的辐射能量，并通过数据分析来推断地表的特征。
对于水下地形测量，卫星遥感可以通过观测海洋表面的波浪和浮游生物来推断海底地形。
此外，卫星遥感也可以用来观测海洋表面的温度、盐度和色彩等指标，从而帮助科学家了解海洋的动力学过程和环境变化。
然而，水下地形测量和海底资源勘探仍面临着一些挑战。
首先，海水对声波的传播有很大影响，因此声纳技术在不同海区和不同深度的适用性有所差异。
其次，海底地形在不同的地理位置和形态上存在巨大的变化，这也增加了测量的难度。
另外，海洋环境复杂多变，海流、潮汐和海底地壳运动等因素都会对地形测量产生干扰。
因此，为了提高测量的精度和可靠性，科学家们需要不断改进技术和方法。
为了应对这些挑战，科学家们不断开展相关研究和改进。
近年来，一些新兴技术被引入到水下地形测量和海底资源勘探中。
例如，激光扫描技术可以通过测量水面上激光器发射到海底的激光束的反射时间和强度，来建立海底地形图。
第章-水深测量及水下地形测量_图文
第七章
水深测量及海底地形测量
Sounding & Underwater Topographic Survey
赵建虎 概述Fra bibliotek 回声测深原理
本
多波束测深系统
高分辨率测深侧扫声纳
章
基于水下机器人的水下地形测量 机载激光测深（LIDAR）
测线布设
LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性 导航系统(INS)三种技术于一身的系统，用于获得数据 并生成精确的DEM。机载激光雷达是一种低成本高效 率获取空间数据的方法。它的优势在于对大范围、沿 岸岛礁海区、不可进入地区、植被下层、地面与非地 面数据的快速获取。缺陷在于对水质要求较高。
激光测深的原理与双频回 声测深原理相似，从飞机上向 海面发射两种波段的激光，一 种为红光，波长为1064nm， 另一种为绿光，波长为523nm 。红光被海水反射，绿光则透 射到海水里，到达海底后被反 射回来。这样，两束光被接收 的时间差等于激光从海面到海 底传播时间的两倍，由此可算 得海面到海底的深度。
高分辨率测深侧扫声纳简称为HRBSSS声纳 (High Resolution Bathymetric Sidescan Sonar)。 HRBSSS声纳分辨率高、体积小、重量轻、功耗低以 及声纳阵沿载体的长轴安装，特别适用于AUV、 HUV、ROV、拖体和船上，在离海底比较近的高度 上航行，获得高分辨率的地形地貌图。
水声文速资 改料正法△改Hc正。包括吃水改正△Hb、转速改正△Hn及
吃水改正：由水面至换能器底面的垂直距离称为换能
器吃水改正数△Hb。若H为水面至水底的深度；HS换 能器底面至水底的深度，则△Hb为：
水下地形测量方法解析
水下地形测量方法解析随着工程技术的发展，水下地形测量技术的应用更加广泛，文章结合水下地形测量的作用和技术特点进行分析，望广大同行给予指导。
标签：作用；特点；区别GPS技术1 水下地形测量的具体作用（1）很多大坝在泄洪的过程中会因大坝溢流坝段下游冲刷形成大型的冲刷坑，所以必须对冲刷坑的深度和淤泥厚度进行监测。
（2）大坝在建成后会拦截很多淤积物、垃圾、野生植物，这就会对大坝上游造成影响，从而导致大坝运行受到干扰，所以要对大坝上游的淤积变化进行监测。
（3）大坝下游的桥梁在泄洪过程中会受到水流冲刷，这样就会影响到水下桥墩的结构安全，所以必须采取措施对桥墩的水下结构进行监控，并及时补救。
2 水下地形测量的特点2.1 水下地形的完全不可预见性随着水流的冲刷，水下地形结构往往是千变万化的，所以在测量的过程中不能忽略每一个测点。
在测量过程中会因为水流的流动方向造成测量重复和遗漏的现象，所在测量前必须根据比例尺的要求在水下的每个地形点制定好断面方向，并进行均匀布测。
如果不能对断面进行布测时可以使用散点法，但要保证比例尺的设定间距。
2.2 常用的水下地形测量方法与同步性水下地形测量我们经常会用到断面索定位法、交会法、极坐标法、无线电定位法、GPS定位等方法，下面我就针对这些测量方法进行分析。
（1）断面索定位法：这种方法比较适用于1：500比例尺水下地形图。
当水面的测量面较窄、测深点的密度大时，其他的测量方法是不能满足的，所以当水下地形图确定为1：500时多采用此方法。
（2）交会法：和陆地测量一样。
水下地形测量也分为前方交会法和后方交会法。
（3）极坐标法：这种测量方法需要使用经纬仪在水面配合，如果测量水面较小、无风浪可以使用这种方法。
（4）无线电定位法：多用于大江河和海洋的测深定位，目前中种方法是测距精度最高、操作最为方便的方法，同时它受视线和气候的影响最小。
（5）GPS定位：这是我们在本文重点讨论的测量方法。
2.3 水下地形点的高程计算公式陆地测量中可以对地形进行直接的测定，但是在进行水下地形测量时要将水面高程进行刨除，这就形成了以下公式：H=W-d（H：图上高程W：相应水位d：水深）通过这个公式也反映出水下的地形高程是由水位高程和水深两个部分组成的。
海底地形地貌测量方法
2021/6/16
12
2021/6/16
13
2021/6/16
14
7．4．1 多波束的系统组成
多波束系统是由多个子系统组成的综合系统。对于不同的多波束 系统，虽然单元组成不同，但大体上可将系统分为多波束声学系统 （MBES）、多波束数据采集系统（MCS）、数据处理系统和外围辅 助传感器。
水声文速资 改料正法△改Hc正。包括吃水改正△Hb、转速改正△Hn及
吃水改正：由水面至换能器底面的垂直距离称为换能
器吃水改正数△Hb。若H为水面至水底的深度；HS换 能器底面至水底的深度，则△Hb为：
2021/6/16
8
转速改正△Hb是由于测深仪的实际转速ns不等于设 计转速n0所造成的。转速改正数△Hn为： 声速改正△Hc是因为输入到测深仪中的声速Cm不
思考题
7.1 概 述
海底地形测量是测量海底起伏形态和地物的工作。是陆 地地形测量在海域的延伸。按照测量区域可分为海岸带、大 陆架和大洋三种海底地形。特点是测量内容多，精度要求高， 显示内容详细。
水深测量经历了如下几个发展阶段： 测绳重锤测量（点测量） 单频单波束测深（点测量） 双频单波束测深（点测量） 多波束测深（面测量） 机载激光测深（面测量）
Snell法则：
式中，Ci和i分别为层i内声速和入射角。
设多波束换能器在船体坐标系下的坐标为(x0 , y0 , z0)，波束脚印
的船体坐标(x，y，z)为：
式中，i为波束在层i表层处的入射角，Ci和ti为波束在层i内的声速和
2021/6/16传播时间。
49
水下地形的简单测量方法
浅显易懂的水下地形测量小妙招嘿，朋友们！今天咱们聊聊一个特别有意思但你可能没咋注意过的话题——水下地形的简单测量方法。
别急，我知道这听起来可能有点高大上，好像得穿个潜水服、拿个高科技装备才能搞定的样子。
其实啊，有些基本的小技巧，咱们用些日常的东西就能搞定，简单得很，跟着我往下看，保证让你眼前一亮。
首先，你得知道为啥要测水下地形。
这个嘛，比如说你想搞个水下婚礼啦，得知道水底是不是平的，不然一不小心摔个跟斗就糗大了；或者你是钓鱼爱好者，了解水下地形能帮你找到鱼喜欢待的地方；再或者你是个环保主义者，想看看河底有没有被污染，都得先搞清楚地形。
好了，说了这么多，咱们进入正题，开始讲讲怎么用简单的办法测量水下地形。
1. 老祖宗传下来的智慧——水漂法你看电视剧里，古人怎么测水深？扔个木头或者石头进去，听个响儿。
嗯，这就是最原始的水漂法。
不过咱们可以稍微升级一下，绑根绳子在石头上，扔到水里然后拉上来量量绳子长度，就知道大概有多深了。
记得多做几次取个平均值，这样比较准哦。
2. 自制简易版回声探测器——声呐原理说到声呐，你是不是觉得这东西很高级？其实原理很简单，就是发出声波，声波撞到东西反弹回来，通过时间差来判断距离。
咱们可以在一根长棍上绑个铃铛，然后固定在岸边或船上。
把棍子伸进水里，听听铃声的变化。
声音变弱说明水深增加，变强说明水浅了。
当然，这个方法只能给你个大概，想要精确点还得靠专业设备。
3. 利用透明容器和水位标记如果你想要更直观一点，可以找个透明的容器，比如玻璃瓶啥的，把它倒扣在水里，然后在水面做个标记。
等瓶子里外水位一致时，拿出来看看水位到哪了，这个水位差就是你的水深了。
多试几个地方，连起来，大概的地形图就有了。
4. 创意无限——手机APP帮忙现在科技这么发达，手机上有很多可以帮助我们的APP。
有些专门的测量软件，可以通过手机的摄像头捕捉水面的反射情况来估算水深。
虽然这种方法受光线影响比较大，但也算是个不错的辅助手段。
海底地形测量与海洋资源调查的方法介绍
海底地形测量与海洋资源调查的方法介绍海洋是地球上最神秘和丰富的领域之一，吸引着人们的好奇心和探索欲望。
了解海洋地形和海洋资源的分布和特点对于人类的生存和发展具有重要意义。
本文将介绍海底地形测量和海洋资源调查的一些常用方法。
一、声纳测深法声纳技术是测量海底地形的主要方法之一。
通过向水下发射声波并记录反射回来的时间和强度，可以获得海底地形的信息。
声纳测深法广泛应用于海洋科学研究、海底工程和海图制作等领域。
它的优点是测量范围广，测量速度快，但精度一般较低。
二、多波束测深法多波束测深法是一种高精度的海底地形测量方法。
它利用多个声波束同时测量，可以提供更精确的地形数据。
多波束测深系统通常由一组水声发射器和接收器组成，发射器会同时发射多个声波束，接收器则接收多个反射波。
通过分析多个声波束的到达时间和强度，可以确定海底地形的高程和形态。
三、卫星遥感技术卫星遥感技术是一种通过卫星对地球进行观测的方法。
利用卫星上的多光谱传感器，可以获取海洋表面的反射和散射数据，进而分析海洋的表层地形。
这种方法具有全球覆盖面广、样本获取方便等优点。
通过卫星遥感技术，可以绘制海洋的海面高度、水温和水质等信息，为海洋资源调查提供重要数据支持。
四、声学测量技术声学测量技术包括声速剖面测量、声纳图像测量和声呐绘图等方法。
声速剖面测量是通过测量声波在水中传播的速度来推测水下环境的物理性质，如温度、盐度等。
声纳图像测量可以通过记录声波反射的强度和时间来获取海底地形的信息。
声呐绘图是利用声波对海底进行扫描，可以获得海底地形的照片和立体图像。
五、地震探测技术地震探测技术是一种利用地震波测量地下地质结构的方法。
在海洋中，地震探测技术常用于海洋沉积物和地壳构造的研究。
通过向水下发射地震波并记录其传播路径和反射情况，可以推断出海底地形和地壳的构造特征。
地震探测技术在海洋石油勘探和地质灾害预测等方面有着重要应用。
六、无人潜水器和遥控水下机器人随着科技的不断发展，无人潜水器和遥控水下机器人正在成为海洋地形测量和海洋资源调查的重要工具。
水下地形测量方法及其选用分析
水下地形测量方法及其选用分析摘要：本文简要介绍了水下地形测量大致的内容，接着就平面定位和立面深度位置测定的方法进行全面阐述，对比对了两个方面的多种方法之间的优劣势，选用的具体情况，最后介绍了当前常用的先进技术结合应用现状。
关键词：水下地形测量；GPS-RTK技术；方法选用；技术分析Abstract: this paper briefly introduces the measuring the content of the underwater topography roughly, then plane positioning and facade methods of determining the depth location for full explanation, compared to the two aspects of between the advantages and disadvantages of various methods, the selection of specific circumstances, at last, the paper introduces the current situation of the application of advanced technology.Keywords: underwater topography measurement; GPS-RTK technology; Chosen methods; Technical analysis引言随着我国经济的迅猛发展，水利水电事业的高速前进，水下地形的测量和绘图工作挑战越来越多，必须全面了解水下测量比较使用的方法，继而根据具体工程情况科学合理运用，这样才能在实际工作中创造最大化的经济效益和社会效益。
目前我国水下地形测量存在着部门难题亟待解决，包括水下地形的测量数据处理方法及绘图过程现代化程度较低、地形测量缺乏工作效率且方法较多较杂没有形成体系，本文总结了相关内容以寻找解决方法。
水下地形测量课件讲义(pdf 142页)
水 深 (m) ≤ 20 > 20
深度比对互差 (m) ≤ 0.4
≤ 0.02×水深值
当超限的点数超过参加比对点总数的 25％，或图幅拼接的点 位水深比对超限时应重测。
3.1 精度要求与技术设计
二、技术设计
技术设计首先要确定测区范围，划分图幅和确定测量比例 尺，标定免测范围或确定不同比例尺图幅之间的具体分界线，明 确实施测量工作中的重要技术保证措施，编写 项目设计书和绘制 有关附图。
3.1 精度要求与技术设计 3.2 导航定位 3.3 水深测量 3.4 水位改正和水位观测 3.5 水深数据处理和成图
3.1 精度要求与技术设计
一、精度要求
水深测量的精度主要由测点的测深精度和定位精度决定，其
精度必须满足相应的国家标准、行业标准或特定测量项目的精度
要求。
国际上权威和通行的测深精度标准是国际海道测量组织
宽为2cm，见下表： 测 区
图上测线间距 （mm）
沿海 10－20
内河
重点水域 一般水域
10－15
15－20
对于需要详细探测的海区和地貌复杂的海区，测深线的间隔
可以缩小或放大比例尺进行测量。
测图比例尺 1:200-1:500
>1:5000 ≤1:5000
定位点点位中误差图上限差（mm） 2.0 1.5 1.0
定位中心应尽量与测深中心保持一致，当二者之间的水平距 离超过定位精度要求的1/2时，应将定位中心归算到测深中心。
3.1 精度要求与技术设计
一、精度要求
主测线与检查线的重合点水深值比对 是检查水深测量的主要 指标。主测线、检查线点位图上距离 1.0mm内的重合深度点深度不 符值限差的规定：
3.1 精度要求与技术设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测线法和抗差的圆域法
（1）测线法
比较被检测点与其相邻的点的高差或者坡度。如 某点与其相邻点的高差符号相反且大于一定的值，或
两个相邻的坡度符号相反且大于一定的值，可判断此 点为异常点而剔除。此法对于一些“孤点”的判定十 分有效。
（2）抗差的圆域法
自然地形表面符合一定的自然趋势，另外还有 信号和噪声。地形点之间有一定的相关性。这 是粗差探测的基础。 所谓圆域法是逐点在一定的范围（圆域）内， 根据周围的点判断被检测点是否为异常点。但 经典的假设理论（粗差归入函数模型）不具有 抗差性，特别是粗差成簇出现时，剔除的效果 不理想。为此，将粗差归入随机模型，即把含 粗差观测值视为取自同期望异常大的方差母体 的子样，建立抗差的圆域法数据模型。
圆系统定位 双曲线系统（时差法定位、相位差定位）
• 极坐标自动定位系统 • 动态GPS定位
无线电双曲线定位系统定位原理
GPS 接收机
数据电台
发射 GPS 伪距差分改正信号
基准站
接收信号 回声测深仪
数据电台
GPS 接收机
计算机
流动站
全数字化测图（全站仪） 白纸测图+扫描矢量化 （平板仪—工程扫描仪）
测船动态吃水改正
船只动态吃水：经试验，速度10km/h以下的船只动态吃水可 达5cm。将换能器安装于船只中部，可消除其影响。
船只倾斜的误差影响
GPS天线与测深仪换能器之间联杆的长度为一固定值，测深 船的倾斜会引起GPS天线与测深仪换能器之间联杆的倾斜，联杆 倾斜对平面定位的精度影响较大，而对高程的精度影响很小。只 要将联杆长度控制在2米以下，这两项误差的影响完全可以忽略。
水深测量的误差及测深仪的检验
• 仪器误差
对于SDH-13D为0.4%
• 外界环境影响
波 浪 、 鱼 ， 水 草等 反 射 的 假 回声 ， 潮 汐 和 海面 气象 条件的变化等。
• 作业人员产生的误差 • 测深仪的检验
声速改正
在内河（淡水）进行水深测量，水下声波的反射和折射现象， 都要涉及到声波在水中的传播速度问题，声速是一个极为重要的 物理参量。 实际工作中，在现场实测温度，通过查阅有关资料并进行实验， 建立了声速改正数学模型，温度变化对声速的影响最大，每变化 1℃，对声速的影响约为4.5m/s。温度是随深度、时间和季节而 变化的。水深测量时，这些河况条件必须精确地测定
水深测量
• 水深测量即测定水底点至水面的高度的测 量工作，是水下地形测量的一个中心环节。 • 在水深测量前，先要确定测区范围和测图 比例尺，设计图幅，准备图板和展绘控制 点，布设测深线和验潮站，以及确定验流 点和水文站的位置。 • 测量时，测量船沿预定测深线连续测深， 并按一定间隔进行定位，同时进行水位观 测。
（5）江河湖泊及水库区域的防洪、灌溉、发电和污 染治理等离不开水下地形图这一基础资料； （6）在军事上，水下潜艇的活动、近海反水雷作战 兵力的使用、战时登陆与抗登陆地段的选择等， 其相关区域的水下地形图是指挥作战人员关心的 资料； （7）从科学研究的角度上看，为了确定地幔表层及 其物质结构、研究板块运动、探讨海底火山爆发 与地震等，也需要水下特殊区域的地形图； （8）为了进行国与国之间的海域划界工作，高精度 的海底地形图是必备的。
水下地形数字化测绘系统示意图
GPS卫星
GPS坐标 水 深
基准站
流动站
8
GPS实时导航控制作业
GPS实时导航轨迹图
§5-3 测深点的定位精度
略
§5-4 水下地形测量的内业工作
主要工作
• 准备工作：测量资料的整理和检查 • 展点：把测深点展绘在图纸上，并 标注高程 • 勾绘等深线
水深值粗差的探测
高程异常产生的原因：水下地形测量与陆地相比较， 水下测量具有明显的动态效应，由于受水的阻隔，水 深测量不仅受大气的影响，而且受水流的运动、水的 物理性质、甚至水下运动物体的影响，水下测量具有 比陆地更多的干扰源。 水下测量的高程出现粗差（异常）的概率远远大于陆 地，据文献报道，其概率可达 3% 。另外，水下进行重 复测量比较困难，而且缺乏必要的几何图形检核条件， 给粗差的处理增加了一定的难度。
第20讲 水下地形测量
水下地形图的用途
（1）建设现代化的深水港，开发国家深水岸段和沿 海、河口及内河航段，已建港口回淤研究与防治 等都需要高精度的水下地形图； （2）在桥梁、港口码头以及沿江河的铁路、公路等 工程的建设中也需要进行一定范围的水下地形测 量； （3）海洋渔业资源的开发和海上养殖业等都需要了 解相关区域的水下地形； （4）海洋石油工业及海底输油管道、海底电缆工程 和海底隧道，以及海底矿藏资源的勘探和开发等， 更是离不开水下地形图；
内业绘图
• 定位点绘入图板的方法有解析法和图解法两种。 • 解析法定位是将所测定的参数按一定公式计算出 点位坐标值，然后将点位绘入图板。现在这项工 作已可用计算机辅助地图制图系统来完成。 • 图解法定位指用格网法或用仪器直接将定位点绘 入图板。格网法是根据不同定位方法在图板上绘 制成各种形式的格网图。一般有:辐射线格网,用于 前方交会法定位；等角圆弧格网，用于后方交会 法定位；距离格网，用于测距系统定位；双曲线 格网，用于无线电双曲线定位系统定位。
部分多波束测深仪技术指标
型号 SeaBeam SeaBat 频率 180 kHz 455kHz 波束数 126 60 波束宽度 1.5°×1.5° 1.5°×1.5° 测深范围 1~300m 1~140m 扇区开角 153° 90° 扫描宽度 8倍水深 2~4倍水深
EM3000S Echoscan
Submetrix EchoScope
300kHz 200kHz
468kHz 300kHz
127 30
2000 4096
1.5°×1.5° 2.5°×3°
0.9° 0.8°×0.8°
0.5~200m 2~100m
50m 1~100m
150° 90°
300° 50°
4倍水深 2倍水深
15倍水深 2倍水深
测深点的布置
• 为连续测得水深，必须选择适当的测深线间隔和 方向。 • 测深线间隔一般取为图上1厘米，测深线方向一般 与等深线垂直。 • 港湾地区的测深线方向应垂直于港湾或水道的轴 线。 • 沿岸测量中，测深线的布设，在岬端处应成辐射 状，在锯齿形岸线处应与岸线总方向成45°。 • 水底平坦开阔的水域，测深线方向可视工作方便 选择。 • 江河上可根据河宽和流速，布设横向、斜向或综 合的测深线。
水深测量设备
• • • • • • 测深杆 水砣（测深锤） 回声测深仪 多波束测深系统 机载激光测深系统 遥感技术
测深杆
测深绳
回声测深仪工作原理图
显示设 备 激发器 电源 接收放大 器
发射换能 器
接收换能 器
回声测深原理
多波束测深仪
• 回声测深仪只能沿测线测量水深值，而多波束测 深仪是一种能够一次给出与航向垂直的剖面内几 十个甚至上百个水下测点水深值的测量仪器。 • 多波束测深仪具有测量范围大、速度快、精度高、 记录数字化以及成图自动化等优点，它把测深技 术从点、线扩展到面，并进一步发展到立体测深 和自动成图，从而使水下地形测量技术发展到了 一个较高的水平。 • 多波束测深仪按工作频率分为高频、中频和低频 三种类型，一般将工作频率在95kHz以上的称为 浅水多波束，频率在36~60kHz之间的称为中水多 波束，频率在12~13kHz之间的称为深水多波束。
水位观测
• 水深测量需与陆地上平面位置与高程联系起来才具有水下 地形测绘等实用价值。测深与高程系统的联系，一般通过 水位观测的措施。 • 简单的水位观测站为立在岸边水中的标尺，标尺零点高程 通过与水准点联测求得。 • 水深测量期间，按一定时间间隔对标尺进行读数，并绘制 成水位-时间曲线，由此曲线即可得到测深时水面的瞬间 高程，从而根据水深就可得到水底的高程。 • 在落差较大的地区，应设置多个水位观测站，并利用其测 值按距离或高差进行归算改正。 • 利用水文观测资料查询。
主要工作
• • • • 控制测量 水深测量 测深点的平面定位 内业绘图
控制测量
• 水下地形测量的平面和高程控制应尽可能与陆上 地形测量构成统一整体，只有在某些不需要进行 陆上地形测量的情况下，才能单独为水下地形测 量建立独立的平面和高程控制。 • 根据河流的大小和测区的范围，平面控制网可沿 河流两岸布设成小三角锁或导线，其等级和精度 应与陆上地形测量相应比例尺地形图的要求相同， 并尽可能与国家控制点或高级控制点联测。 • 由于GPS技术的推广应用，目前水下地形测量的 平面控制测量工作一般采用GPS完成，高程控制 测量也在向GPS水准的方向发展。
测深船的倾斜
引起的误差随联杆长度的14
3 0.21
4 0.28
5 0.35
平面误差Δ S（m） 0.07 垂直误差Δ H（m） 0.002
0.005 0.007 0.010 0.012
§5-2 测深点的定位
定位方法
• 前方交会
经纬仪前方交会 平板仪前方交会
• 后方交会 • 无线电定位系统
特点
• 水下地形图在投影、坐标系统、基准面、图幅分 幅及编号、内容表示、综合原则以及比例尺确定 等方面都与陆地地形图相一致，但在测量方法上 相差较大。 • 水下地形测量时，每个测点的平面位置与高程一 般是用不同的仪器和方法测定。 • 水下地形测量时，水下地形的起伏看不见，不像 陆地上地形测量可以选择地形特征点进行测绘， 而只能用测深线法或散点法均匀地布设一些测点。 • 水下地形测量的内容不如陆上的那样多，一般只 要求用等高线或等深线表示水下地形的变化。